十字路口交通灯实训报告

1单片机课程设计报告实训课题：十字路口交通灯控制系统设计学院：班级：学号：姓名：指导老师：成绩：2011-7-22摘要本设计是关于单片机控制的交通灯模拟系统的设计。主要内容有交通灯模拟系统设计方案，主要功能，各功能模块的介绍，电路设计，硬件部分设计，软件部分设计，硬件调试，设计方法以及课程设计的心得体会等等。该设计中用光二极管来模拟信号灯，紧急车的优先通过请求信号由外部中断技术来模拟。要求使AT89c51定时/计数器0作为定时器，要求对通行时间进行倒计时，从P0口输出，在LED上显示并进行递减，以此来实现十字路口交通灯的指示功能。根据交通灯系统所需要实现的功能要求，先画出实验程序框图和主程序流程图，然后根据流程图写出其子程序。最后将程序烧至单片机实验箱的芯片中，通过程序控制交通灯的亮灭。关键字：单片机交通灯系统3目录1引言...........................................................................................................................31.1设计目的..............................................................................................................31.2设计意义..............................................................................................................32设计方案...................................................................................................................42.1方案论证..............................................................................................................42.2方案设计..............................................................................................................43硬件系统设计...........................................................................................................53.1引脚说明.............................................................................................................53.2复位部分电路设计..............................................................................................63.3时钟部分电路设计.............................................................................................73.4显示部分电路设计..............................................................................................84软件系统设计...........................................................................................................84.1应用系统设计要求.............................................................................................84.2主程序模块设计.................................................................................................85实验结果与分析.....................................................................................................105.1调试分析..........................................................................................................105.1.1软件调试........................................................................................................105.1.2系统功能测试................................................................................................106心得体会.................................................................................................................11参考文献.....................................................................................................................11附录1系统原理图......................................................................................................9附录2程序清单........................................................................................................11附录3原件清单........................................................................................................114一、引言当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.1设计目的本设计是《单片机原理与应用》课程综合训练，可以通过理论学习，资料查阅，软，硬件设计，系统调试等环节，巩固和提高所学的知识和应用水平。学会提出问题，观察和分析问题，得到最终的科学方法。培养严谨的工作作风，务实的工作态度。为今后的毕业设计，及从事单片机控制系统的设计与维护奠定坚实的基础。1.2设计意义本设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握单片机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。使我们能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。5二、设计方案2.1方案论证利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。（1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。南北亮绿灯时，东西亮红灯；东西亮绿灯时，南北亮红灯。（2）干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行60秒，黄灯闪烁10秒，设立60秒、10秒计时、显示电路。2.2方案设计单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。南北东西6实验程序框图三、硬件系统设计3.1MCS-51的引脚说明MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。开始8255初始化四个路口红灯亮东西绿灯亮。南北红灯亮延时东西黄灯闪烁。南北红灯亮延时东西红灯亮。南北绿灯亮延时东西红灯亮。南北黄灯闪烁延时7Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。3.2复位部分电路设计复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。该设计采用加电直接复位，复位电容采用22uF，电阻1000欧，为了节省元件，没有采用上电加按键模式。加电瞬间，RES管脚为高电平。通过电阻回路放电，使电压逐渐降为零，从而实现了复位功能。83.3时钟部分电路设计时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必须的时钟控制信号。其内部电路在时钟信号控制下，严格地按时序执行指令进行工作。在执行指令时，CPU首先要到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定操作。本设计采用12MHz晶振和两个30Pf瓷片电容，他们构成一个稳定的自激振荡器。该电容的大小影响振